인문계고등학교 학생의 이미지 데이터 처리 속 수학 원리 탐구를 위한 교수 학습 방안 연구 = A Study on Teaching and Learning Methods for Exploring Mathematical Principles in Image Data Processing of High School Students in Humanities

국문 초록 (Abstract)

인문계고등학생을 대상으로‘인공지능 수학’공동 교육과정을 운영할 때, 2015 개정 교육과정의 모든 교과서를 분석 후 수업을 진행하였다. 수업 중 아쉬웠던 점은 에듀테크의 활용이 부족하다는 점과 여전히 문제풀이를 강조하여 수학의 실용성을 학생들이 체감하기 어려운 구조로 되어있다는 점이었다. 그래서 이를 보완하고자 ‘이미지 데이터’와 관련된 5차시 수업 즉, 이미지 데이터의 생성, 합성, 흑백처리, 대칭이동, 분류의 내용을 주제로 교수학습과정안을 개발하였다. 영상이나 간단한 체험을 통해 학습 동기를 유발시켰고, 수학 이론 설명 후에는 기본적인 파이썬 소스코드를 주도적으로 학습할 수 있게 하였다. 그리고 소스코드를 부분적으로 변경하여 자신만의 독특한 창의적 산출물을 만들어 내고 동료 학생들과 토론을 통해 지식을 확고히 정립해 나갈 수 있도록 자기 구조화 학습을 토대로 수업을 진행하였다. 수업 후 학생들이 수학의 실용성을 느끼고 호감도가 약간 증가함을 볼 수 있었다. 각 수학 이론마다 에듀테크 활용을 통해 수학의 필요성을 체득하고 학생들이 즐겁게 수학을 학습할 수 있는 기반이 되기를 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 가. 시대적 흐름 1
• 나. 이미지 데이터의 활용도 증가 2
• 다. 인공지능 수학 5종 교과서 분석 3
• 2. 연구의 목적 6
• Ⅱ. 이론적 배경 6
• 1. 인공지능과 국가 경쟁력 6
• 2. 인공지능 인재 양성을 위한 교육 8
• 3. 자기 구조화 학습과 에듀테크 11
• 4. 디지털 활용 교육의 필요성 14
• 5. 디지털 활용 교육의 사례 15
• 6. 이미지 데이터의 다양한 활용 18
• Ⅲ. 연구 절차 및 방법 20
• 1. 연구 절차 20
• 2. 연구 참여자 및 방법 21
• 3. 주요 내용 담화 분석 22
• Ⅳ. 개발 23
• 1. 개발과정 및 도구 24
• 가. 이미지 데이터 표현 및 생성 24
• 나. 이미지 데이터 합성 28
• 다. 컬러 이미지와 흑백 이미지 31
• 라. 이미지 데이터의 대칭이동 35
• 마. 이미지 데이터 분류 41
• 2. 개발 결과 44
• 가. 수업 시작 전 설문 결과 44
• 나. 학생 활동 결과물 45
• 다. 수업 후 설문 결과 52
• Ⅴ. 결론 및 제언 53
• 1. 결론 53
• 2. 제언 53
• 참고문헌 54
• 외국어초록 56
• 부록 58